Из-за таяния морского льда зоопланктон может дольше оставаться на глубине
Из-за усиленного таяния морского льда в Арктике солнечный свет проникает всё глубже в океан. Поскольку морской зоопланктон реагирует на доступный свет, это меняет его поведение — особенно то, как крошечные организмы поднимаются и опускаются в толще воды.
Как показало международное исследование под руководством Института Альфреда Вегенера, в будущем это может привести к более частой нехватке пищи для зоопланктона и негативным последствиям для более крупных видов, включая тюленей и китов. Исследование опубликовано в журнале Nature Climate Change.
Из-за антропогенного изменения климата площадь и толщина арктического морского льда сокращаются; средняя площадь льда в настоящее время уменьшается со скоростью 13% за десятилетие. Уже к 2030 году, как показывают последние исследования и моделирование, на Северном полюсе может случиться первое лето без льда.
В результате физические условия для организмов в Северном Ледовитом океане заметно меняются. Например, из-за меньшего количества и толщины льда солнечный свет может проникать гораздо дальше под поверхность. Следовательно, при определённых условиях первичная продукция — то есть рост — микроводорослей в воде и льду может существенно увеличиться. Как эти меняющиеся световые условия влияют на более высокие трофические уровни пищевой цепи, такие как зоопланктон, который частично питается микроводорослями, остаётся малоизученным. В этом отношении международная команда исследователей под руководством доктора Хауке Флореса из Института Альфреда Вегенера получила ценные данные.
По словам Флореса, "каждый день в океане происходит крупнейшее массовое перемещение организмов на нашей планете — суточная миграция зоопланктона, включающего крошечных веслоногих рачков и криль. Ночью зоопланктон поднимается к поверхности воды, чтобы питаться. С наступлением дня он мигрирует обратно на глубину, оставаясь в безопасности от хищников".
"Хотя отдельные организмы крошечны, в совокупности это составляет огромное ежедневное вертикальное перемещение биомассы в толще воды. Но в полярных регионах миграция иная — она сезонная; другими словами, зоопланктон следует сезонному циклу. В течение месяцев полярного дня летом он остаётся на глубине; в течение месяцев полярной ночи зимой часть зоопланктона поднимается и остаётся в приповерхностной воде прямо подо льдом".
Как суточная миграция на более низких широтах, так и сезонная миграция в полярных регионах в основном определяются солнечным светом. Крошечные организмы обычно предпочитают условия сумерек. Они стремятся оставаться ниже определённой интенсивности света (критическая облучённость), которая обычно довольно низка и находится в пределах сумерек. Когда интенсивность солнечного света меняется в течение дня или сезонов, зоопланктон перемещается туда, где может найти предпочитаемые световые условия, что в конечном итоге означает его подъём или опускание в толще воды.
"Осенно когда речь идёт о верхних 20 метрах водной толщи, прямо под морским льдом, не было доступных данных о зоопланктоне, — объясняет Флорес. — Но именно эта труднодоступная область наиболее интересна, потому что во льду и прямо под ним растут микроводоросли, которыми питается зоопланктон".
Чтобы провести измерения там, команда разработала и построила автономную биофизическую обсерваторию, которую установила подо льдом в конце экспедиции MOSAiC на борту исследовательского ледокола AWI Polarstern в сентябре 2020 года. Здесь, вдали от любого светового загрязнения из-за деятельности человека, система могла постоянно измерять интенсивность света подо льдом и перемещения зоопланктона.
"На основе наших измерений мы определили чрезвычайно низкую критическую облучённость для зоопланктона: 0.00024 ватта на квадратный метр, — говорит исследователь AWI. — Затем мы ввели этот параметр в наши компьютерные модели для моделирования системы морского льда. Это позволило нам спрогнозировать для ряда климатических сценариев, как к середине этого столетия изменится глубина этого уровня облучённости, если морской лёд будет становиться всё тоньше из-за изменения климата".
Что обнаружили эксперты
Из-за неуклонного сокращения толщины льда критический уровень облучённости будет опускаться на большие глубины всё раньше и раньше в году и возвращаться в поверхностный слой всё позже и позже. Поскольку зоопланктон в основном остаётся в водах ниже этого критического уровня, его перемещения будут отражать это изменение. Соответственно, в этих будущих сценариях он будет оставаться на больших глубинах всё дольше, в то время как его время у поверхности подо льдом зимой будет становиться всё короче.
"В более тёплом будущем климате лёд будет формироваться позже осенью, что приведёт к снижению продукции ледовых водорослей, — объясняет Флорес. — Это в сочетании с их задержанным подъёмом к поверхности может привести к более частой нехватке пищи для зоопланктона зимой. В то же время, если зоопланктон поднимется раньше весной, это может подвергнуть опасности личинок экологически важных видов зоопланктона, обитающих на более глубоких уровнях, большее количество которых тогда может быть съедено взрослыми особями".
"В целом, наше исследование указывает на ранее упущенный механизм, который может ещё больше снизить шансы на выживание арктического зоопланктона в ближайшем будущем", — говорит Флорес.
"Если это произойдёт, это будет иметь фатальные последствия для всей экосистемы, включая тюленей, китов и белых медведей. Но наши симуляции также показывают, что воздействие на вертикальную миграцию будет гораздо менее выраженным, если цель в 1.5°C будет достигнута, по сравнению со сценарием неконтролируемых выбросов парниковых газов. Соответственно, каждая десятая доля градуса антропогенного потепления, которую удастся избежать, критически важна для арктической экосистемы".